DE3934988A1 - Geraet zur erzeugung einer druckwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur intermittierende Erzeugung einer Druckwelle in Silos oder anderen Be­ hältern, bei dem ein Rohr zum Ablassen der Druckwellen, ein das Rohr umgebendes Speichergehäuse zur Ansamm­ lung von Druckluft und ein flächiges Dichtelement vor­ handen ist, das im geladenen Ruhezustand an dem inneren Ende des Rohres anliegt, auf der dem Rohr abgewandten Seite eine Druckkammer abschließt, auf der einen Seite mit dem Innendruck der Druckkammer und auf der anderen Seite außerhalb des Rohres mit dem Speichergehäusedruck beaufschlagt ist und im Auslösefall durch Entlüften der Druckkammer zur Herstellung einer Verbindung zwi­ schen Speichergehäuse und Rohr von dem Rohrende abhebt, wobei das Speichergehäuse über eine Passage befüllbar ist, die die Druckkammer einschließt.

Aus der europäischen Patentanmeldung 2 02 720 ist ein Gerät dieser Art bekannt, bei dem innerhalb eines Stutzens ein Ventilteller verschiebbar ist, der abwechselnd das Rohr zum Ablassen der Druckwellen oder den Ausgang der Druckkammer abdichtet. Zur Befüllung des Speicher­ gehäuses ist ein separater Kanal vorhanden, der mit Hilfe eines gesonderten Ventils bedient wird. Darüber­ hinaus ist ein derartiges Gerät von der Firma Ermap bekannt, bei dem statt der dichtend in einem Rohr­ stutzen geführten Scheibe eine Membran oberhalb des ventilseitigen Rohrendes eingespannt ist, die die Druck­ kammer abschließt. Zur Vermeidung einer gesonderten Leitung zur Befüllung des Speichergehäuses trägt die Membran außerhalb der Fläche des Rohres zum Ablassen der Druckwellen eine kalibrierte Bohrung. Die Befüllung geschieht also über die Druckkammer mit Hilfe derselben Öffnung, über die auch die Entlüftung der Druckkammer erfolgt.

Bei dem Gerät aus französischer Produktion ist ein besonderer Grad an Vereinfachung gelungen, so daß eine relativ einfache Herstellung bei zuverlässiger Funk­ tion möglich ist. Das einzig beanspruchte Teil ist die Membran, die wegen der hohen Belastung im Falle der Auslösung einer Druckwelle sorgfältig gestaltet und aus hochwertigem Material bestehen muß. Der ein­ zig gravierende Nachteil dieses bekannten Gerätes liegt darin, daß eine Neubefüllung nach der Abgabe einer Druckwelle relativ lange dauert, weil die gesamte Luft­ menge durch die kalibrierte Bohrung in der Membran strömen muß, die aus Gründen einer zuverlässigen Funk­ tion nicht zu groß gewählt werden darf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät dieser Gattung so zu verbessern, daß unter Beibehaltung eines unkom­ plizierten Aufbaus eine sehr schnelle Befüllung mög­ lich ist, also Druckwellen in kürzesten Abständen ab­ gegeben werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das flächige Dichtelement eine nicht eingespannte Ventilscheibe ist, und daß beim Befüllen des Speicher­ gehäuses der äußere Randabschnitt als Rückschlagventil zwischen Druckkammer und Speichergehäuse dient.

In der deutschen Patentschrift 24 02 001 wird an einem Gerät der gleichen Gattung eine Kolbendichtung vorge­ stellt, die in der einen Richtung luftdurchlässig, in der anderen Richtung jedoch abdichtend gestaltet ist. Es bedarf dazu der Verwendung einfacher Dichtungs­ manschetten, die aufgrund ihrer im Querschnitt U-förmigen Gestalt von Hause aus und ohne Ausnahme diese Eigenschaft aufweisen. Bei der Erfindung hingegen ist die Ventilschei­ be in Abstimmung auf die Druckkammer gestaltet, so daß die Ventilscheibe in der Funktion als Rückschlag­ ventil zwischen Druckkammer und Speichergehäuse eine eigene konstruktive Gestaltung aufweist.

Der an dieser Stelle sich auftuende Ringspalt bei einer Befüllung des Speicherbehälters über die Druckkammer kann annähernd beliebig groß gestaltet werden, so daß an dieser Stelle nicht die geringste Behinderung bei der Befüllung des Gerätes auftritt. Als Folge davon kann das Gerät in wenigen Sekunden für einen Auslöse­ fall geladen werden. In dieser Weise kann oftmals die Anzahl der für die Entleerung eines Silos benötigten Geräte reduziert werden. Voraussetzung ist selbstver­ ständlich eine entsprechend üppige Luftförderung zur schnellen Befüllung des Gerätes.

Es hat sich gezeigt, daß bei geschickter Gestaltung der Druckkammer, nämlich bei einer Druckkammer, die die Ventilscheibe allseits übergreift, die Ventil­ scheibe im übrigen völlig führungslos bleiben kann, also keine formschlüssigen Verbindungen irgendeiner Art erforderlich sind, um die Ventilscheibe an Ort und Stelle zu halten. Dadurch ist die Herstellung noch weiter vereinfacht, weil als Ventilscheiben aus Meter­ ware ausgestanzte Ronden eingesetzt werden können. Auch ist eine genaue zentrische Zuordnung der Druck­ kammer zu dem Rohr nicht erforderlich, da es hier­ auf nicht ankommt. Auch ohne zentrische Lage kommt es zu der gewünschten Abdichtung an den jeweiligen Stellen, so daß wiederum äußerst geringe Anforderun­ gen an die Präzision des Gerätes gestellt werden müssen. Das verbilligt die Herstellung.

Zur Schonung der Ventilscheibe ist es zweckmäßig, die innere Wandung der Druckkammer im wesentlichen in sich glattflächig zu gestalten, die im Auslösefall als Stütz­ fläche für die Ventilscheibe dient. Selbstverständlich können zur leichteren und vollständigen Entleerung der Druckkammer im Auslösefall die Wandungen von ra­ dialen Kanälen durchzogen sein; im Regelfall bedarf es dieser Hilfsmittel jedoch nicht. Im Ergebnis wird im Auslösefall die Ventilscheibe fest gegen die Druck­ kammer gepreßt, wodurch sie neben einer leichten Ver­ formung keinen sonstigen Belastungen unterworfen ist. Insbesondere fehlt es an einer Beanspruchung, die bei einer Membran nahe der Einspannstelle regelmäßig auf­ tritt.

Es versteht sich von selbst, daß die Ventilscheibe steif genug sein muß, um den Differenzdruck zwischen Druckkammer und Rohr im geladenen Ruhezustand ohne nennenswerte Verformung aushalten zu können. Ggf. wird die Ventilscheibe mit einer Verstärkung verse­ hen, die einseitig angebracht sein kann oder in einen Überzug beispielsweise aus einem Polymerwerkstoff ein­ gelassen ist. Eine derartige Verstärkung kann aus einem Stahlplättchen oder Aluminiumplättchen bestehen, wobei der Zusammenhalt zu dem Überzug ohne Bedeutung ist. Es kommt vielmehr darauf an, daß die Ventilscheibe insgesamt leicht ist, damit eine schnelle Öffnungs­ bewegung erreicht wird. Dadurch steigt der Wirkungs­ grad des gesamten Gerätes.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher er­ läutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigt:

Eine schematische Querschnittsansicht eines Gerätes gemäß der Erfindung in Rohrausführung.

Das in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemäß der Erfindung besteht aus einem rohrartig geformten Speichergehäuse 1, das an seinen beiden Enden mit einem unteren Deckel 2 bzw. einem oberen Deckel 3 mit Hilfe üblicher Schraub­ verbindungen geschlossen ist. In den unteren Deckel 2 ist ein Rohr 5 eingeschweißt, während auf den oberen Deckel 3 eine Verschraubung 4 aufgeschweißt ist. Sie dient zum Einschrauben eines Ventils oder einer Lei­ tung, an deren Ende sich ein Ventil befindet, mit des­ sen Hilfe an dieser Stelle eine Befüllung mit Druck­ luft oder eine schnelle Entlüftung möglich ist. Das Rohr 5 dient zum Ablassen von Druckwellen, die wie­ derum zum Lösen von rieselfähigem Gut in Silos oder sonstigen Behältern eingesetzt werden, die zur Brük­ kenbildung, zum Ankleben neigen oder aus anderen Grün­ den schwer rieselfähig sind.

Unterhalb des oberen Deckels 3 ist mit Hilfe eines Druckkammergehäuses 6 eine Druckkammer 7 gebildet, die an ihrer unteren Seite mit Hilfe einer Ventil­ scheibe 10 abgeschlossen ist. Die Wandung 8 der Druck­ kammer 7 ist glattflächig ohne schroffe Übergänge, weil sie als Stützfläche für die Ventilscheibe 10 bei der Abgabe von Druckwellen dient.

Das wiedergegebene Gerät ist an vorgegebenen Stellen an Schütttrichtern oder an der Innenwand von Vorrats­ behältern oder Silos in einfacher oder mehrfacher An­ zahl vorhanden und vermag einen heftigen Druckstrahl in Form einer Druckwelle auszusenden, die auf riesel­ fähiges Schüttgut lösende Wirkungen ausübt. Zur Ab­ gabe einer derartigen Druckwelle bedarf es folgender Bedienung des Gerätes: Über das bereits genannte Ven­ til wird Druckluft in die Druckkammer 7 eingelassen, die die leicht elastische Ventilscheibe 10 an der Kon­ taktstelle mit der Druckkammer 6 zur Freigabe eines Durchlaßspaltes nach unten drängt. Auf diese Weise füllt sich das Speichergehäuse 1 mit Druckluft, wo­ bei die Ventilscheibe 10 wegen des fehlenden Gegen­ druckes innerhalb des Rohres 5 mit zunehmender Kraft dichtend auf das innere Ende des Rohres 5 gepreßt wird. Nach dem Befüllen kehrt die Ventilscheibe 10 in ihre dargestellte Ausgangslage zurück, in der sie mehr oder weniger locker an dem Druckkammergehäuse 6 anliegt. An dieser Kontaktstelle können sogar Restspalte oder kleine Öffnungen vorhanden sein, es kommt lediglich darauf an, daß in der Berührzone keine zu großen Öff­ nungen vorhanden sind.

Wenn eine Druckwelle das Gerät verlassen soll, wird über das genannte Ventil die Druckkammer 7 schlag­ artig entlüftet. Aufgrund des fehlenden Gegendruckes wird die Ventilscheibe 10 von dem in dem Speicher­ gehäuse 1 anstehenden Luftdruck gegen die Druckkammer­ wandung 8 gedrückt, wobei selbstverständlich der mitt­ lere Abschnitt der Ventilscheibe 10 vom inneren Ende des Rohres 5 abgehoben wird. Die in dem Speicherge­ häuse 1 angesammelte Luft verläßt nun über den mit "s" markierten Ringspalt das Gerät über das Rohr 5 in gerichtetem Strahl. Dabei nimmt die Ventilschei­ be die gestrichelt wiedergegebene Form an. Nach dem Ablassen der Druckwelle kehrt die Ventilscheibe 10 aufgrund der ihr eigenen Elastizität und Formstabili­ tät in die ausgezogen dargestellte Ausgangslage zu­ rück. Damit ist der Vorgang abgeschlossen.

Die Fläche des Ringspaltes "s" sollte so gewählt werden, daß sie in etwa der Querschnittsfläche des Rohres 5 entspricht. Dadurch entsteht an dieser Stelle so gut wie kein Stau, was einer schnellen Entleerung des Spei­ chergehäuses 1 durch das Rohr 5 förderlich ist. Im übrigen sorgt die Leichtgewichtigkeit der Ventilscheibe 10 für eine besonders schlagartige Freigabe des inneren Endes des Rohres 5 im Auslösefall, was zu hervorragenden Ergebnissen führt. Zum einen ist die das Gerät verlassen­ de Druckwelle sehr stark, zum anderen ist die Reichweite beträchtlich.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Speichergehäuse 1, das Rohr 5 und die Ventilscheibe 10 kreisförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet. Das ist jedoch nicht Bedingung. Es kommen ebenso rechteckige oder quadratische Formen in Frage, wenn entsprechende Einbauverhältnisse od. dgl. nach diesen Formen verlangen. Unabhängig von der jeweiligen Gestaltung ist ersichtlich, daß die Ventilscheibe 10 so gut wie keinen Beanspruchungen unterworfen ist. wenn man einmal von der Anpressung an das Ende des Rohres 5 im geladenen Ruhezustand und von der leichten Durchbiegung während der Entleerung des Speichergehäuses 1 absieht. Es können deshalb billigste Werkstoffe und einfachste Ausführungen bevorzugt werden, so daß sich günstige Herstellungskosten ergeben.

Es wurde eingangs schon erwähnt, daß der Wirkungsgrad des Gerätes dann am besten ist, wenn die Freigabe des Rohres 5 möglichst schlagartig erfolgt. Es ist deshalb zweckmäßig, die Ringfläche der Ventilscheibe 10 außer­ halb des Rohres 5 etwa halb so groß oder noch kleiner zu wählen als die Querschnittsfläche des Rohres 5. Dadurch gibt es bei der Belüftung der Druckkammer 7 eine entsprechend heftige Bewegung der Ventischeibe 10, während andererseits ein sicherer Verschluß vor der Auslösung gewährleistet ist.

Derartige Geräte werden in der Regel nur bei Bedarf eingesetzt, weil sie einen relativ hohen Luftverbrauch haben und komprimierte Luft relativ teuer ist. Ein weiterer Vorteil des Gerätes besteht darin, daß im Ruhezustand die Ventilscheibe 10 das Rohr 5 abschließt, so daß in dem entsprechenden Silobehälter befindliche Stäube nicht in das Gerät eindringen können. Eine Ab­ lagerung innerhalb des Rohres 5 ist unschädlich und nicht von langer Dauer; spätestens beim Ablassen der nächsten Druckwelle werden diese Ablagerungen ausge­ blasen.

Claims (11)

1. Gerät zur intermittierenden Erzeugung einer Druckwelle in Silos oder anderen Behältern, bei dem ein Rohr zum Ablassen der Druckwellen, ein das Rohr umgeben­ des Speichergehäuse zur Ansammlung von Druckluft und ein flächiges Dichtelement vorhanden sind, das im geladenen Ruhezustand an dem inneren Ende des Rohres anliegt, auf der dem Rohr abgewandten Seite eine Druckkammer abschließt, auf der einen Seite mit dem Innendruck der Druckkammer und auf der an­ deren Seite außerhalb des Rohres mit dem Speicher­ gehäusedruck beaufschlagt ist und im Auslösefall durch Entlüften der Druckkammer zur Herstellung einer Verbindung zwischen Speichergehäuse und Rohr von dem Rohrende abhebt, wobei das Speichergehäuse über eine Passage befüllbar ist, die die Druckkammer einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das flächige Dichtelement eine nicht eingespannte Ventilscheibe (10) ist, und daß beim Befüllen des Speichergehäuses (1) der äußere Randabschnitt als Rückschlagventil zwischen Druckkammer (7) und Spei­ chergehäuse (1) dient.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckkammer (7) den Rand­ abschnitt der Ventilscheibe (10) übergreift und die Ventilscheibe (10) im übrigen ungeführt ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wandung (8) der Druckkammer (7) bis auf die Leitung zum Befüllen bzw. zum Ent­ lüften im wesentlichen in sich glattflächig ist und als Stützfläche für die Ventilscheibe (10) in der Funktion als Auslöseventil dient.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventil­ scheibe (10) in ihrem mittleren Abschnitt eine Ver­ steifung trägt.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spalt­ fläche zwischen Rohrende und Ventilscheibe (10) bei Abgabe einer Druckwelle mindestens so groß ist wie die Querschnittsfläche des Rohres (5).

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventil­ scheibe (10) aus Kunststoff besteht.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (10) aus einer Kernplatte mit einem polymeren Über­ zug besteht.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kernplatte aus Stahl oder Aluminium besteht.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ventil­ scheibe (10) kreisförmig ausgebildet ist.

10.Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fläche der Ventilscheibe (10) zwischen der Außenseite des Rohres (5) und dem äußeren Rand halb so groß ist oder noch kleiner ist als die Querschnittsfläche des Rohres (5).

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichergehäuse (1) rohrartig und konzentrisch zu dem Rohr (5) ausgebildet ist.